Логический вентиль

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Пример работы схемы RS-триггера, построенного на базе восьми 2И-НЕ логических вентилей.

Логи́ческий ве́нтиль — базовый элемент цифровой схемы, выполняющий элементарную логическую операцию[1], преобразуя таким образом множество входных логических сигналов в выходной логический сигнал. Логика работы вентиля основана на битовых операциях[2] с входными цифровыми сигналами в качестве операндов. При создании цифровой схемы вентили соединяют между собой, при этом выход используемого вентиля должен быть подключён к одному или к нескольким входам других вентилей. В настоящее время в созданных человеком цифровых устройствах доминируют электронные логические вентили на базе полевых транзисторов, однако в прошлом для создания вентилей использовались и другие устройства, например, электромагнитные реле, гидравлические устройства, а также механические устройства. В поисках более совершенных логических вентилей исследуются квантовые устройства[3][4], биологические молекулы[5], фононные тепловые системы[6].

В цифровой электронике логический уровень сигнала представлен в виде уровня напряжения (попадающего в один из двух диапазонов) или в виде значения тока. Это зависит от типа используемой технологии построения электронной логики[7]. Поэтому любой тип электронного вентиля требует наличия питания для приведения выходного сигнала к необходимым уровням сигнала.

Основные характеристики[править | править исходный текст]

Обозначения[править | править исходный текст]

Type Обычный вид Прямоугольный вид Булева функция от A и B Таблица истинности
AND(и) гейт Символ AND Символ AND A \cdot B
ВХОД ВЫХОД
A B A AND B
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
OR(или) гейт Символ OR Символ OR A+B
ВХОД ВЫХОД
A B A OR B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
NOT(не) гейт Символ NOT Символ NOT \overline{A}
ВХОД ВЫХОД
A NOT A
0 1
1 0
В электронике гейт NOT чаще всего называется инвертером. Круг на символе называют пузырем, он используется для обозначения логического отрицания между внешними и внутренними логическими состояниями (1 меняется на 0 и наоборот).
NAND(не-и) гейт Символ NAND Символ NAND \overline{A \cdot B}
ВХОД ВЫХОД
A B A NAND B
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
NOR(не-или) гейт NOR symbol NOR symbol \overline{A + B}
ВХОД ВЫХОД
A B A NOR B
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
XOR(либо, исключающее или) гейт XOR symbol XOR symbol A \oplus B
ВХОД ВЫХОД
A B A XOR B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
XNOR(не-либо) гейт XNOR symbol XNOR symbol \overline{A \oplus B} or {A \odot B}
ВХОД ВЫХОД
A B A XNOR B
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 1

Реализация[править | править исходный текст]

ТТЛ 2И-НЕ вентиль
NMOS NAND.png
КМОП 2И-НЕ вентиль
КМОП 2И-НЕ вентиль на кристалле в микросхеме

Хранение информации[править | править исходный текст]

ПЛИС[править | править исходный текст]

История[править | править исходный текст]

Примечания[править | править исходный текст]

  1. gpntb.ru — Термины микроэлекроники
  2. Например: 2И-НЕ (NAND), XOR (исключающее ИЛИ) и другие.
  3. scientific.ruКвантовый логический вентиль на сверхпроводниках
  4. pereplet.ruСпиновые логические вентили на основе квантовых точек
  5. skms.impb.psn.ru — Электронный логический вентиль XOR на основе ДНК.
  6. lenta.ru — Создан логический вентиль для теплового компьютера.
  7. Наиболее известные это КМОП, ТТЛ, N-МОП, ЭСЛ, ДТЛ, РТЛ.

См. также[править | править исходный текст]